[發(fā)明專利]一種非直線式往復(fù)桿件的空氣密封裝置與方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710384516.4
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN106969146A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 辛生業(yè);李峰;莊惠方;顏世峰;于成坤;石玉兆
• 申請（專利權(quán)）人: 泰安中意重型工業(yè)設(shè)備有限公司
• 主分類號: F16J15/16
• 分類號: F16J15/16
• 代理公司: 泰安市泰昌專利事務(wù)所37207
• 代理人: 姚德昌

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種密封性能可靠、泄漏量小、磨損小的空氣密封裝置，具體地說是涉及一種填補往復(fù)桿件與固定設(shè)備殼體間隙，阻止固定設(shè)備殼體內(nèi)部氣體介質(zhì)外溢的密封裝置。

二、背景技術(shù)

根據(jù)往復(fù)桿件的運動軌跡，可將其分為直線式往復(fù)運動桿件和非直線式往復(fù)運動桿件。所謂的直線式往復(fù)運動桿件是指桿件僅在其中心線方向往復(fù)運動，而在其它方向沒有位移的運動，運動軌跡為直線；所謂的非直線式往復(fù)運動是指桿件在沿中心線方向往復(fù)運動的同時，在與中心線相交的平面內(nèi)產(chǎn)生位移的運動，運動軌跡為曲線，即往復(fù)運動過程中發(fā)生較大幅度擺動、振動或晃動。

在直線式往復(fù)桿件的運動過程中桿件與殼體的間隙基本保持不變，這與往復(fù)軸的運動過程相似，對此類桿件的密封，目前已經(jīng)有較為成熟的方法與裝置。在非直線式往復(fù)桿件運動過程中，在桿件中心線與相交平面方向產(chǎn)生相對位移，桿件與殼體的間隙是周期性變化的，忽大忽小，對它密封一直是業(yè)內(nèi)人士探索的重點。

迄今為止，對非直線式往復(fù)桿件的密封方式主要有填料密封和波紋管密封兩種形式。

（1）填料密封又稱為接觸密封。是在往復(fù)桿件周圍安裝一套具有彈性的密封件，該密封件與桿件相接觸，從而實現(xiàn)密封。密封常采用的密封元件分為兩類，其一是依靠密封圈自身彈性變形產(chǎn)生徑向壓力實現(xiàn)密封效果的密封圈，如“O”型圈、斯特封圈等，該類密封圈在安裝時需要給予一定的預(yù)緊力，因此，密封圈一直處在形變狀態(tài)，極易老化，很快失去彈性，進而衰減了密封效果，使用壽命短；其二是依靠介質(zhì)壓力對密封元件的唇口張口進行擠壓產(chǎn)生徑向力實現(xiàn)密封效果的密封圈，如Y型、U型、V型密封圈等。該類密封圈尺寸過盈于安裝空間，進而產(chǎn)生預(yù)緊徑向力，實現(xiàn)密封，此類密封的優(yōu)點是對不同的介質(zhì)壓力具有較好的補償能力，可耐高壓，但密封圈的唇口張口面對著介質(zhì)壓力，故而唇口磨損快，工作壽命短。填料密封有時為了能密封住介質(zhì)或異物，常常采用彈簧來增加密封件與桿件的緊迫力，但這種依靠增加徑向力來達到密封效果的密封方式，增加了桿件與密封件摩擦，加速了桿件與密封件的磨損，進而加速衰減了密封件的密封效果和使用壽命。另外，填料密封元件耐高溫性差，環(huán)境溫度升高會使密封件變形急劇增加，同時會減小接觸壓力，影響密封效果。

（2）波紋管密封。是波紋管的一端固定在設(shè)備殼體上，另一端固定在往復(fù)桿件上，與桿件之間形成靜密封，波紋管隨桿件機械運動而運動，沒有摩擦，同時這種密封方式也具有一定的補償緩沖拉伸、壓縮能力。但在實際使用中發(fā)現(xiàn)，波紋管的抗扭裂能力較差，在密封往復(fù)運動速度大于0.1m/s和振幅大于5cm運動過程中，容易引起材料的疲勞破壞，影響波紋管的密封壽命。

專利號為201310324510X，一種多自由度運動的密封裝置，該種密封形式屬于接觸密封的一種，缺點是：僅能應(yīng)用于桿件在徑向或軸向單一方面存在相對位移的情況，當(dāng)桿件做非直線式往復(fù)運動時，桿件在非徑向或軸向發(fā)生較大幅度擺動、振動或晃動，該密封裝置對桿件運動的補償能力有限，桿件與密封件之間的摩擦強度高，從而增加了桿件的磨損及運動阻力，同時也加劇了密封件的變形，密封效果差。

綜上所述，已有的密封方法與裝置存在許多缺陷，主要是在用于存在較大幅度擺動、振動或晃動的非直線往復(fù)運動桿件與殼體密封時，適用性差，壽命短，密封效果差。同時，非直線式往復(fù)桿件運動時產(chǎn)生的多向擺動、振動或晃動，增加了接觸密封件與桿件的摩擦強度，產(chǎn)生大量熱量，加速了密封件的磨損和老化；在采用波紋管密封方式時，振幅較大的桿件極易達到波紋管扭矩極限值，加速了波紋管扭裂，影響到密封元件的使用壽命，增加了設(shè)備運行成本。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于解決上述各種方法存在的問題，為非直線式往復(fù)運動桿件提供一種新型密封方法和裝置，它密封性能可靠、泄漏量小、磨損小、適用范圍廣，可適應(yīng)振幅較大的往復(fù)運動桿件與設(shè)備殼體間的空隙的密封。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種非直線式往復(fù)桿件的空氣密封裝置，桿件在設(shè)備殼體間做非直線往復(fù)運動，包括密封基座、隨動摩擦板、密封壓蓋，密封基座固定在設(shè)備殼體上，所述的密封壓蓋固定在密封基座上、密封壓蓋與密封基座之間形成供隨動摩擦板在內(nèi)滑動的凹槽，所述的密封基座和隨動摩擦板上設(shè)有供桿件穿過的孔，桿件插入孔中并伸入殼體內(nèi)部，隨動摩擦板與桿件側(cè)部無縫滑動接觸，所述的密封基座與殼體之間、所述的凹槽與隨動摩擦板之間、所述的隨動摩擦板與桿件之間，均密封緊密接觸。

本發(fā)明所述的凹槽半徑大于隨動摩擦板半徑與桿件振幅之和，所述的密封基座上孔的直徑大于隨動摩擦板上孔的直徑。